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2019 年度 実績報告書

ガイド波による接着構造の健全性評価に向けた時空間逆フィルタリング法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 18K13663
研究機関立命館大学

研究代表者

森 直樹  立命館大学, 理工学部, 助教 (00802092)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード非破壊評価 / 超音波 / 接着接合 / ガイド波 / ラップジョイント / 接着界面 / 時空間逆フィルタ / 機械材料・材料力学
研究実績の概要

最終年度では、主に(1)ガイド波の透過特性に基づく接着継手の特性評価法と(2)時空間逆フィルタによるガイド波集束法に関して検討を行った。
(1)では、薄板を伝わるガイド波であるラム波を用いた単一重ね接着継手(シングルラップジョイント)の評価を検討した。接着層厚が十分小さいという条件の下で時間領域の数値シミュレーションを実施し、ラム波A0モード入射時の透過係数が極大を示す周波数(ピーク周波数)から接着層のせん断剛性が推定できることを示した。また、接着層厚が薄いアルミニウム合金板の接着継手に対してラム波の透過測定を行った結果、継手を透過したラム波の振幅スペクトルが複数のピーク周波数を示すことがわかった。ピーク周波数から実験的に推定されるせん断剛性の妥当性については、今後さらなる検討が必要である。
(2)では、シングルラップジョイントにおけるガイド波の集束について検討した。はじめに逆フィルタリング(IF)法を定式化し、予備的な実験を行った。単一平板部に貼付した圧電振動子(PZT)からラム波を発生させ、重ね接着部(増厚部)におけるガイド波の波形を探触子で測定した。IF処理によって再入射波形を取得してPZTから再入射することで、増厚部上にガイド波が時間的・空間的に集束することを示した。さらに、ガイド波集束に関する3次元波動伝搬解析を行い、IF法に基づく接着構造の健全性評価に向けて必要となる基礎的な知見を得た。
本研究課題はガイド波による接着構造の健全性評価法の構築を目的としたが、ガイド波のみならずバルク波による接着特性評価の高度化に向けても有用な知見が得られたと評価している。これらの結果に基づき、今後は接着条件や接着層厚の異なる試験片に対する検討によって、提案手法の有効性をさらに調べる必要があると考えている。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Reflection and transmission characteristics of Lamb waves at an adhesive lap joint of plates2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Mori, Takayuki Kusaka
    • 雑誌名

      The Journal of the Acoustical Society of America

      巻: 145 ページ: 3075~3085

    • DOI

      10.1121/1.5109098

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of interfacial adhesion on the ultrasonic interaction with adhesive joints: A theoretical study using spring-type interfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Mori, Naoki Matsuda, Takayuki Kusaka
    • 雑誌名

      The Journal of the Acoustical Society of America

      巻: 145 ページ: 3541~3550

    • DOI

      10.1121/1.5111856

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Harmonic Generation at a Nonlinear Imperfect Joint of Plates by the S0 Lamb Wave Incidence2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Mori, Shiro Biwa, Takayuki Kusaka
    • 雑誌名

      Journal of Applied Mechanics

      巻: 86 ページ: 121003

    • DOI

      10.1115/1.4044457

    • 査読あり
  • [学会発表] 被着体汚染を有するCFRP接着接合継手の超音波共振特性に基づく界面剛性評価2020

    • 著者名/発表者名
      森 直樹,伊藤匠平,中川恭太,松田直樹,古田康晃,日下貴之,北條正樹
    • 学会等名
      第11回 日本複合材料会議 JCCM-11
  • [学会発表] 超音波によるアルミ合金接着接合部の界面剛性評価と被着体汚染の検出2020

    • 著者名/発表者名
      古田康晃,松田直樹,森 直樹,西川雅章,北條正樹,日下貴之
    • 学会等名
      第11回 日本複合材料会議 JCCM-11
  • [学会発表] Evaluation of interfacial characteristics of adhesive joints by ultrasonic reflection technique2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Matsuda, Naoki Mori, Yasuaki Furuta, Masaaki Nishikawa, Masaki Hojo, Takayuki Kusaka
    • 学会等名
      2019 International Congress on Ultrasonics (2019 ICU)
    • 国際学会
  • [学会発表] Reflection and transmission behavior of Lamb waves at an adhesive lap joint of plates2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Mori, Takayuki Kusaka
    • 学会等名
      2019 International Congress on Ultrasonics (2019 ICU)
    • 国際学会
  • [学会発表] 板厚変化を有する平板におけるラム波の逆フィルタによる集束2019

    • 著者名/発表者名
      森 直樹, 日下貴之
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2019 材料力学カンファレンス
  • [学会発表] Interfacial stiffness evaluation of adhesively bonded CFRP joints based on the out-of-plane resonance for the ultrasonic wave incidence2019

    • 著者名/発表者名
      Shohei Ito, Kyota Nakagawa, Naoki Mori, Naoki Matsuda, Yasuaki Furuta, Takayuki Kusaka, Masaki Hojo
    • 学会等名
      The 40th Symposium on Ultrasonic Electronics (USE 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Interfacial stiffness evaluation based on resonance characteristics of weak bonds due to adherend contamination2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Furuta, Naoki Matsuda, Naoki Mori, Masaaki Nishikawa, Masaki Hojo, Takayuki Kusaka
    • 学会等名
      The 40th Symposium on Ultrasonic Electronics (USE 2019)
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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